DE2050482B1 - Verwendung von Zement und/oder Zementvorprodukten als Bestandteil der Rohstoffmischung für Schweißhilfsmittel - Google Patents

Description

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Schweißhilfsstoffen auf mineralischer Basis bekannt, die entweder zu einem erschmolzenen oder zu einem agglomerierten Endprodukt führen. Die Herstellung erschmolzener Hilfsstoffe erfolgt im wesentlichen durch Mischen der Rohstoffe, Schmelzen der Rohstoffmischung und Zerkleinern der Schmelze. Bei der Herstellung der agglomerierten Hilfsstoffe wird die Rohstoffmischung unter Zugabe von Bindemitteln durch gesteuerte Rollvorgänge der Rohstoffkörnchen zu den Endproduktkörnern aufagglomeriert und anschließend meist gehärtet. Die Korngröße des Endprodukts richtet sich nach der Verwendungsart der Schweißhilfsstoffe.

Es ist beispielsweise ein spezielles Verfahren zur Herstellung eines Schweißpulvers bekanntgeworden, bei dem die aus den Rohstoffen gemischte Masse mit geringen Mengen von Alkalilauge angemacht, bei bzw. kurz nach einer dabei durch Erwärmen eingeleiteten Reaktion des freien Alkalis mit den Mischungsbestandteilen die zusammenbackende Masse zu der gewünschten Formgröße zerkleinert, gesichtet , und unter Ausnutzung der Reaktionswärme getrocknet und während des Ablaufes der Reaktion des freien Alkalis mit den Mischungsbestandteilen durch mechanisches Rühren ein großer Teil des Materials mit verwendbarer Körnung erzeugt wird. . .

Als Rohstoffe für die Herstellung derartiger Schweißhilfsstoffe sind schon zahlreiche Naturstoffe bekanntgeworden, wobei vor allem Kalkspat, Aragonit, Dolomit, Magnesit, Quarzsand, Wollastonit, Ton, Schamotte, Bauxit, Braunstein, Rutil und Flußspat eine Rolle spielen. Diese Rohstoffe liefern im fertigen Endprodukt im wesentlichen die Komponenten CaO, MgO, SiO₂, Al₂O₃, MnO, TiO₂ und CaF₂, die je nach dem Verwendungszweck in verschiedenen Mischungsverhältnissen zum Einsatz kommen.

Es ist bekannt, daß der Einsatz der bekannten Naturstoffe als Rohstoffe für Schweißhilfsstoffe, abgesehen von ihrer aufwendigen Gewinnung und Aufbereitung, auch gewisse Schwierigkeiten bei der HerStellung mit sich bringt, die vor allem darin liegen, daß die chemische Umsetzung der Naturstoffe in die gewünschten Metalloxyde je nach dem einzelnen Rohstoff unter sehr verschiedenen Bedingungen optimal abläuft. Dies hat zur Folge, daß im Endprodukt nicht alle gewünschten Metalloxyde in reiner Form vorliegen, sondern der fertige Schweißhilfsstoff noch mehr oder minder große Anteile an unerwünschten Komponenten, wie Kohlensäure oder Kristallwasser enthält.

Speziell bei der Herstellung von agglomerierten Schweißpulvern hat es sich als besonders nachteilhaft erwiesen, daß der CO₂-Anteil der Rohstoffe unter den bei den üblichen Herstellungsverfahren angewandten Temperaturen nicht hinreichend abgetrennt wird. Als Folge hiervon treten beim Schweißen unter Anwendung solcher agglomerierter Pulver durch die entstehende poröse Schlacke Fehler an den Nahtoberflächen und an den Nahtübergängen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neuartige Rohstoffe für die Herstellung von Schweißhilfsstoffen aufzufinden, welche die beschriebenen Nachteile nicht aufweisen und die insbesondere die Herstellung von agglomerierten Schweißpulvern ohne nennenswerten CO₂-Anteil in wirtschaftlicher Weise ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendung von Zement und/oder Zementvorprodukten in einem Anteil von 5 bis 90 Gewichtsprozent als Bestandteil der Rohstoffmischung für im wesentlichen ,mineralische Schweißhilfsmittel üblicher Zusammensetzung, wie Schweißpulver, Elektrodenumhüllungen und Füllungen für Selenelektroden gelöst.

Die erfindungsgemäße Verwendung von Zement und/oder Zementvorprodukten liefert qualitativ hochwertige Schweißhilfsstoffe, die auch hohen Ansprüchen an ihre metallurgischen Eigenschaften genügen. Der entscheidende Vorteil ergibt sich vor allem aus der Tatsache, daß die Zemente bzw. deren Vorprodukte, wie Zementklinker, so gut wie kein gebundenes CO₂ enthalten, das zu Fehlern in der Schweißnahtoberfläche führen könnte. Hinzu kommt, daß die Zemente und Zementvorprodukte im Vergleich zu den bisher verwendeten Naturstoffen wesentlich billiger sind und somit durch die Möglichkeit der Herstellung von billigen Schweißhilfsstoffen hoher Qualität ermöglichen, bestimmten schon an sich wirtschaftlichen Schweißverfahren, wie Unterpulverschweißen, Schweißen mit.umhüllten Elektroden und Schweißen mit Röhrcnendrähten, noch größere technische Anwendungsgebiete zu erschließen.

Durch die erfindungsgemäß als Rohstoffe eingesetzten Zemente und Zementvorprodukte werden als wichtigste Komponenten die Oxyde CaO, SiO₂ und Al₂O₃ in die Schweißhilfsstoffe eingebracht. Je nach der gewünschten Zusammensetzung des Endprodukts werden hierbei verschiedene Zementsorten verwendet. Soll beispielsweise ein basischer Schweißhilfsstoff mit großem CaO-Anteii, der vor allem zum Schweißen von tieftemperaturzähen Blechen eingesetzt wird, hergestellt werden, so wird zweckmäßigerweise Portlandzement als Rohstoff verwendet, der einen Anteil von 58 bis 66«Io CaO aufweist. Für Schweißhilfsstoffe, an deren SchlackenlÖslichkeit hohe Anforderungen gestellt werden, eignen sich als Rohstoffe Zemente oder Zementvorprodukte mit hohen Al₂O₃-Gehalten, die beispielsweise im Tonerdezement vorliegen. Sofern ein größerer Anteil

an Fe₂O₃ im Schweißhilfsstoff erwünscht ist, kann Eisenportlandzement verwendet werden. Selbstverständlich können auch verschiedene Zementsorten für die Zusammenstellung der Rohstoffe gemischt werden.

Für die Herstellung von Schweißpulvern liegt der Anteil der Zemente an der Gesamtmenge der Rohstoffe im allgemeinen zwischen 5 und 90 Gewichtsprozent, doch sind Anteile zwischen 35 und 65 Gewichtsprozent zu bevorzugen, da bei zu niedrigen Anteilen die auf den chemischen Eigenschaften beruhenden Vorteile nicht mehr voll zur Geltung kommen und nicht zu große Anteile durch Zumischen weiterer Rohstoffe größere Variationsmöglichkeiten für die Analyse der Endprodukte erlauben.

Für die Herstellung von agglomerierten Schweißpulvern hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Korngröße der als Rohstoffe zur Anwendung kommenden Zemente oder Zementvorprodukte unter 2,5 mm liegt. Hierbei wird eine größere Körnung in solchen Fällen benutzt, in denen auf die Rohstoffkörner lediglich noch eine dünnere Schicht anderer Stoffe aufagglomeriert werden soll, beispielsweise, wenn größere Mengen an Bindemitteln stören, während staubähnliche Rohstoffe eingesetzt werden können, wenn die Bindemittelmenge keine Rolle spielt.

Die erfindungsgemäße Verwendung von Zementen oder Zementvorprodukten führt in ihrer Anwendung auf agglomerierte Schweißpulver zu Schweißhilfsstoffen, die beim Schweißen eine günstige Viskosität aufweisen und einwandfreie Nahtoberflächen ergeben. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei Verwendung von Zementen als Rohstoffe die Ausbeute an fertigem Endprodukt gegenüber den bekannten Herstellungsverfahren gerade bei agglomerierten Schweißpulvern erheblich gesteigert werden kann. Mit Vorteil werden hierbei Tonerdezemente mit bis zu 65 Gewichtsprozent Al₂O₃ eingesetzt.

Schließlich ergibt sich noch ein weiterer Vorteil bezüglich der Qualität der Endprodukte, wenn bei agglomerierten Schweißpulvern das Agglomerat bei einer Temperatur von 400 bis 1000° C geglüht wird, da schon bei diesen Temperaturen das Kristallwasser in kurzer Zeit vollständig ausgetrieben werden kann. Bei den bisher verwendeten Naturstoffen zur Herstellung von agglomeriertem Schweißpulver war die Entfernung des die Schweißung störenden Kristallwassers keineswegs gewährleistet.

Als Rohstoffe für ein vielseitig verwendbares agglomeriertes Schweißpulver werden beispielsweise 50 Gewichtsprozent Tonerdezement, 30 Gewichtsprozent Braunstein, 10 Gewichtsprozent Quarzsand und 10 Gewichtsprozent Flußmittel miteinander vermischt, gegebenenfalls noch metallische Desoxydationsmittel zugesetzt und diese Mischung unter kontinuierlicher Zugabe von Bindemitteln, wie Wasserglas oder Kunststoffe, bis zu mittleren Korngrößen zwischen 0,2 und 2,3 mm aufagglomeriert. Hierauf werden Grob- und Unterkorn abgesiebt und das Produkt bei einer Temperatur von 800° C geglüht, bis das restliche Kristallwasser entfernt ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verwendung von Zement und/oder Zementvorprodukten in einem Anteil von 5 bis 90 Gewichtsprozent als Bestandteil der Rohstoffmischung für im wesentlichen mineralische Schweißhilfsmittel üblicher Zusammensetzung, wie Schweißpulver, Elektrodenumhüllungen und Füllungen für Selenelektroden.

2. Verwendung von Zement und/oder Zementvorprodukten in einem Anteil von 35 bis 65 Gewichtsprozent für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung von Zement und/oder Zementvorprodukten einer Korngröße unter 2,5 mm in den Anteilen nach Anspruch 1 oder 2 für den Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung von Zement und/oder Zementvorprodukten nach Anspruch 3 in Form eines Agglomerats, das bei Temperaturen zwischen 400 und 1000⁰C bis zur vollständigen Entfernung des Kristallwassers geglüht ist, für den Zweck nach Anspruch 1.